5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的邊緣計算技術(shù)架構(gòu)與應(yīng)用

• 袁靜美 2023年8月4日 來源：中研網(wǎng) 410 20
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5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的邊緣計算技術(shù)架構(gòu)與應(yīng)用

1.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算技術(shù)架構(gòu)

運營商的網(wǎng)絡(luò)邊緣管理計算很多種有時候主要就是指多網(wǎng)絡(luò)接入點的邊緣管理計算，實際上網(wǎng)絡(luò)邊緣管理計算還具有多種應(yīng)用形態(tài)，業(yè)界各類服務(wù)提供商基于自身技術(shù)優(yōu)勢和其所面對的不同應(yīng)用開發(fā)場景等都提供了各種多樣化的網(wǎng)絡(luò)邊緣管理計算解決服務(wù)。它們的云端邊緣服務(wù)計算和云架構(gòu)方式實際上都是類似的。

AWS Greengrass 和 GE Predixmachine 等各種面向現(xiàn)場邊緣的企業(yè)邊緣云端計算設(shè)備產(chǎn)品應(yīng)用形態(tài)主要是云端軟件，包括在現(xiàn)場/設(shè)備邊緣側(cè)使用具有云端計算處理能力的聯(lián)絡(luò)網(wǎng)關(guān)或者網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等(一般稱之為現(xiàn)場邊緣云端計算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點)的已安裝并可運行的一套軟件應(yīng)用開發(fā)環(huán)境、設(shè)備側(cè)的硬件支持以及設(shè)備側(cè)的接入現(xiàn)場邊緣和基于云端的移動終端。

2.5G 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的邊緣計算技術(shù)架構(gòu)

對于電信運營商而言，可以通過結(jié)合自身的 5G 以上網(wǎng)絡(luò)邊緣終端基礎(chǔ)配套設(shè)施技術(shù)優(yōu)勢以及云、物聯(lián)網(wǎng)等基礎(chǔ)服務(wù)，面向 5G 以上工業(yè)級和互聯(lián)網(wǎng)用戶打造云管邊緣終端無縫協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)邊緣式云計算基礎(chǔ)服務(wù)。

(1)中心云：主要包括企業(yè)中心云管理服務(wù)、集中自動化的MEC業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)編排服務(wù)系統(tǒng)，中心云管理服務(wù)主要包括企業(yè)邊緣化云計算中心節(jié)點的業(yè)務(wù)管理以及為企業(yè)邊緣計算應(yīng)用與數(shù)據(jù)服務(wù)平臺提供基于云端的業(yè)務(wù)后臺管理服務(wù)，包括云端設(shè)備資源管理、AI員工訓(xùn)練、云端數(shù)據(jù)存儲、鏡像和云倉庫等。

(2)邊：線路邊緣綜合計算處理節(jié)點將邊作為一個邏輯計算實體，包括終端網(wǎng)絡(luò)側(cè)線路邊緣綜合計算處理節(jié)點、現(xiàn)場側(cè)網(wǎng)絡(luò)邊緣綜合計算處理節(jié)點。其中一個網(wǎng)絡(luò)側(cè)工業(yè)邊緣數(shù)據(jù)計算中心節(jié)點基于5GMEC數(shù)據(jù)提供，除了充分利用整個MEC本地數(shù)據(jù)分流計算能力，還具備可以實現(xiàn)充分利用整個MEP數(shù)據(jù)平臺的工業(yè)服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及工業(yè)網(wǎng)絡(luò)自動定位、防火墻等強大網(wǎng)絡(luò)防護能力。如PLPLC(高級可編程數(shù)字邏輯邊緣控制器);還具有復(fù)雜適合工業(yè)設(shè)備應(yīng)用的重量級邊緣控制器，如工業(yè)機器人邊緣控制器、數(shù)控機床邊緣控制器等。邊緣化和管理中心服務(wù)器的主要用途是一種用于管理部署在大型重點工業(yè)現(xiàn)場或者大型重點工業(yè)園區(qū)內(nèi)的企業(yè)邊緣化和管理企業(yè)數(shù)據(jù)中心的邊緣管理服務(wù)器，作為現(xiàn)場本地化和管理邊緣計算機的基礎(chǔ)設(shè)備。邊緣本地互聯(lián)網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要是通過邊緣本地網(wǎng)絡(luò)中的連接、協(xié)議棧和數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換等多種主要功能使它可以同時連接網(wǎng)絡(luò)和本地網(wǎng)絡(luò)中的云端，同時它還可以分別提供邊緣本地網(wǎng)絡(luò)電子計算系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理與本地網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序數(shù)據(jù)管理兩種主要功能的邊緣網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)設(shè)備。

(3)端：端口節(jié)點一般包括各種現(xiàn)場端或工業(yè)專用電子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及現(xiàn)場電子傳感器等，需要特別指出的一點是，在實際進行業(yè)務(wù)部署提供時不一定完全，實際上中心云和邊緣都是相對應(yīng)的概念，對于系統(tǒng)采用虛擬網(wǎng)絡(luò)在線邊緣+現(xiàn)場邊緣+端的業(yè)務(wù)部署管理模式，這里的虛擬網(wǎng)絡(luò)邊緣管理節(jié)點(MEC)節(jié)點相對于現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點可以直接充當(dāng)系統(tǒng)參考管理架構(gòu)里面各個中心云的管理角色，參考管理架構(gòu)里面的各個中心云管理服務(wù)節(jié)點通過管理MEC中心管理層的編排可使系統(tǒng)在管理MEC中心部署并以管理MEC中心應(yīng)用和部署MEC中心服務(wù)器的方式同時進行業(yè)務(wù)執(zhí)行。

工業(yè)生產(chǎn)中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析技術(shù)應(yīng)用研究

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施。通過賦予每一個產(chǎn)品、零部件、機器設(shè)備唯一的“身份證”，實現(xiàn)全網(wǎng)資源的靈活區(qū)分和信息管理。標(biāo)識解析體系作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵神經(jīng)樞紐，不僅實現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)全生命周期的融合會聚，而且隨著我國工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)制造過程朝著數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化方向快速發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的深度應(yīng)用將進一步加快產(chǎn)業(yè)數(shù)字化發(fā)展進程，驅(qū)動實體經(jīng)濟生產(chǎn)技術(shù)更新、商業(yè)模式創(chuàng)新、產(chǎn)品供給革新，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析技術(shù)也將在生產(chǎn)制造過程中發(fā)揮出更大的作用價值與技術(shù)優(yōu)勢。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的標(biāo)識解析技術(shù)

標(biāo)識技術(shù)的本質(zhì)是針對各類識別對象進行標(biāo)記，以便于信息處理系統(tǒng)、資源管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)對目標(biāo)對象進行科學(xué)有效的管理與控制。在具體應(yīng)用的過程中，識別對象既包括實體對象，又包括虛擬數(shù)字對象。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系中，標(biāo)識類似于互聯(lián)網(wǎng)域名，賦予每一個產(chǎn)品、零部件、機器設(shè)備唯一的“身份證”，實現(xiàn)資源區(qū)分和管理。標(biāo)識解析，類似于互聯(lián)網(wǎng)域名解析，可通過產(chǎn)品標(biāo)識查詢存儲產(chǎn)品信息的服務(wù)器地址，或者直接查詢產(chǎn)品信息以及相關(guān)服務(wù)。憑借標(biāo)識解析功能，可針對所有網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的實體及關(guān)聯(lián)信息進行精準查詢。在標(biāo)識解析技術(shù)的實際應(yīng)用中，針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析技術(shù)的創(chuàng)新探索正在逐步展開，降低工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識應(yīng)用推廣技術(shù)成本、挖掘其核心商業(yè)價值，已經(jīng)成為重點探索方向之一。在標(biāo)識解析過程中，無需用戶關(guān)注這個對象的用途，其業(yè)務(wù)實現(xiàn)主要通過標(biāo)識解析系統(tǒng)以及與之相聯(lián)的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)來完成。當(dāng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)在完成定義功能的過程中，需要將標(biāo)識解析信息與其他信息關(guān)聯(lián)在一起，以此來滿足業(yè)務(wù)需求所需的功能。所關(guān)聯(lián)的內(nèi)容包括標(biāo)識對象的時間信息和空間信息，實現(xiàn)關(guān)聯(lián)之后，可以通過產(chǎn)品標(biāo)識查詢存儲產(chǎn)品信息的服務(wù)器地址，或者直接查詢產(chǎn)品信息以及相關(guān)服務(wù)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系的核心包括標(biāo)識編碼、標(biāo)識解析系統(tǒng)和標(biāo)識數(shù)據(jù)服務(wù)等三大部分。

1.標(biāo)識編碼：是賦予事物或概念具有較強規(guī)律性、容易被人或者機器識別和處理的數(shù)字、符號或文字。因此，標(biāo)識編碼技術(shù)是基于人們的統(tǒng)一認知，用于交換信息的一種基本技術(shù)手段。通過編碼，雖然可以大幅提高信息處理效率，但其前提下，標(biāo)識體系的編碼規(guī)則必須高度統(tǒng)一。否則，依然難以實現(xiàn)信息的高度融合，由此形成“信息孤島”，一些與之相關(guān)的新應(yīng)用也遇到開發(fā)阻礙。;標(biāo)識載體作為承載標(biāo)識編碼資源的標(biāo)簽，也是推動標(biāo)識技術(shù)應(yīng)用落地的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該項技術(shù)規(guī)定了標(biāo)識數(shù)據(jù)在“載體”上需要以何種形式進行讀取與存儲。在離線載體方面，主要存在條形碼、二維碼、RFID、NFC等形式;在線載體方面，則以各種文本或二進制數(shù)字信息的形式存在。然而，對于數(shù)字空間而言主，通常無需物理世界的標(biāo)識載體。

2.標(biāo)識解析系統(tǒng)：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系，是實現(xiàn)工業(yè)全要素、各環(huán)節(jié)信息互通的關(guān)鍵樞紐。標(biāo)識解析技術(shù)是指將地址、物品、空間位置這一類對象標(biāo)識映射至實際信息服務(wù)所需的信息過程。比如通過對某個物品標(biāo)識進行解析，便可以獲取與之相關(guān)聯(lián)存儲信息的服務(wù)器地址。通過標(biāo)識解析技術(shù)在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的具體應(yīng)用可以看出，這項技術(shù)可以在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中準確而且高效地獲取對象標(biāo)識信息，并且快速完成“信息轉(zhuǎn)變”，發(fā)揮出信息在工業(yè)制造中的作用價值。

3.標(biāo)識數(shù)據(jù)服務(wù)：標(biāo)識數(shù)據(jù)服務(wù)能夠借助標(biāo)識編碼資源和標(biāo)識解析系統(tǒng)開展工業(yè)標(biāo)識數(shù)據(jù)管理和跨企業(yè)、跨行業(yè)、跨地區(qū)、跨國家的數(shù)據(jù)共享共用。

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